Предел функции в точке. Свойства пределов

Содержание

  1. 1.Предел функции в точке. Свойства пределов
    1. 1.1.Пример 1 (первый замечательный предел)
  2. 2.Свойства пределов
    1. 2.1.Пример 2
  3. 3.Тест на тему “Предел функции в точке. Свойства пределов”

Предел функции в точке. Свойства пределов

Говорят, что число AA является пределом функции f ⁣:(a;b)→Rf\colon (a;b) \to\mathbb{R} в точке x0∈(a;b)x_0\in (a;b), если для любого числа ε>0\varepsilon>0 существует такое число δ(ε)>0\delta(\varepsilon)>0, что из δ\delta-близости xx и x0x_0 следует ε\varepsilon-близость f(x)f(x) и AA

∣x−x0∣<δ⇒∣f(x)−A∣<ε.|x-x_0|<\delta\quad\Rightarrow \quad|f(x)-A|<\varepsilon.

Число AA является пределом функции f ⁣:(a;+∞)→Rf\colon (a;+\infty) \to\mathbb{R} (соотв. f ⁣:(−∞;b)→Rf\colon (-\infty;b) \to\mathbb{R})
на +∞+\infty (соотв. на −∞-\infty), если для любого числа ε>0\varepsilon>0 существует такое число R(ε)>0R(\varepsilon)>0, что

∣x∣>R⇒∣f(x)−A∣<ε.|x|>R\quad\Rightarrow \quad|f(x)-A|<\varepsilon.

Если AA – предел функции в точке x0x_0 (возможно, x0=±∞x_0=\pm\infty), то используется обозначение

lim⁡x→x0f(x)=A,илиf(x)→A при x→x0.\lim\limits_{x\to x_0}f(x)=A,\quad\text{или}\quad f(x)\to A\,\,\text{при}\,\,x\to x_0.

Заметим, что определение предела в точке x0x_0 не зависит от значения f(x0)f(x_0). То есть функция может быть не определенной в данной точке, как видно из следующего примера.

Пример 1 (первый замечательный предел)

Покажем, что

lim⁡x→0sin⁡xx=1.\lim\limits_{x\to 0}\frac{\sin x}{x}=1.

Действительно, на рисунке
предел функции в точке.png

видно, что площадь сектора AODAOD меньше площади треугольника AOCAOC. Учитывая, что OA=1OA=1, это неравенство можно записать как

12AD⌢<12AC. \frac{1}{2}\overset\frown{AD}<\frac{1}{2}AC.

Таким образом, для всех x∈(0;π2)x\in\left(0;\frac{\pi}{2}\right) имеет место двойное неравенство

sin⁡x<x<tg⁡x. \sin x<x<\operatorname{tg} x.

Отсюда легко следует, что

xcos⁡x<sin⁡x<x x\cos x<\sin x <x

и

cos⁡x<sin⁡xx<1. \cos x<\frac{\sin x}{x}<1.

В силу четности функций sin⁡xx\frac{\sin x}{x} и cos⁡x\cos x, данное неравенство имеет место для всех ненулевых x∈(−π2;π2)x\in\left(-\frac{\pi}{2};\frac{\pi}{2}\right).

Для любого ε>0\varepsilon>0 из определения предела можно взять δ=2ε\delta=\sqrt{2\varepsilon}. Для такого δ(ε)\delta(\varepsilon) условие (*) выполнено:

∣x∣<2ε⇒∣sin⁡xx−1∣<∣1−cos⁡x∣=2sin⁡2x2<x22<ε.|x|<\sqrt{2\varepsilon}\Rightarrow\left|\frac{\sin x}{x}-1\right|<|1-\cos x|=2\sin^2\frac{x}{2}<\frac{x^2}{2}<\varepsilon.

Таким образом,

lim⁡x→0sin⁡xx=1.\lim\limits_{x\to 0}\frac{\sin x}{x}=1.

Свойства пределов

  1. Если функция f(x)f(x) постоянна и равна cc, то lim⁡x→x0f(x)=c\lim\limits_{x\to x_0} f(x)=c для любого x0x_0

Если существуют пределы lim⁡x→x0f(x)\lim\limits_{x\to x_0}f(x) и
lim⁡x→x0g(x)\lim\limits_{x\to x_0}g(x), то для любых чисел α,β∈R\alpha,\beta\in\mathbb{R}

  1. lim⁡x→x0αf(x)=αlim⁡x→x0f(x)\lim\limits_{x\to x_0}\alpha f(x)=\alpha\lim\limits_{x\to x_0} f(x)

  2. lim⁡x→x0(αf(x)+βg(x))=αlim⁡x→x0f(x)+βlim⁡x→x0g(x)\lim\limits_{x\to x_0}\Bigl(\alpha f(x)+\beta g(x)\Bigr)=\alpha\lim\limits_{x\to x_0} f(x)+\beta\lim\limits_{x\to x_0}g(x)

  3. lim⁡x→x0f(x)g(x)=(lim⁡x→x0f(x))(lim⁡x→x0g(x))\lim\limits_{x\to x_0}f(x)g(x)=\Bigl(\lim\limits_{x\to x_0} f(x)\Bigr)\Bigl(\lim\limits_{x\to x_0}g(x)\Bigr)

  4. Если к тому же выполнено условие lim⁡x→x0g(x)≠0\lim\limits_{x\to x_0}g(x)\ne 0, то

lim⁡x→x0f(x)g(x)=lim⁡x→x0f(x)lim⁡x→x0g(x)\lim\limits_{x\to x_0}\frac{f(x)}{g(x)}=\frac{\lim\limits_{x\to x_0} f(x)}{\lim\limits_{x\to x_0}g(x)}

  1. Если функция FF такова, что существует предел lim⁡t→t0F(t)\lim\limits_{t\to t_0}F(t), где t0=lim⁡x→x0f(x)t_0=\lim\limits_{x\to x_0}f(x), то

lim⁡x→x0F(f(x))=F(lim⁡x→x0f(x))\lim\limits_{x\to x_0}F\Bigl(f(x)\Bigr)=F\left(\lim\limits_{x\to x_0}f(x)\right)

  1. Если в некоторой окрестности точки x0x_0 выполнено неравенство f(x)<g(x)f(x)<g(x), то

lim⁡x→x0f(x)≤lim⁡x→x0g(x)\lim\limits_{x\to x_0}f(x)\le\lim\limits_{x\to x_0}g(x)

  1. Для любого a≠0a\ne 0

lim⁡x→0f(ax)=lim⁡x→0f(x)\lim\limits_{x\to 0}f(ax)=\lim\limits_{x\to 0}f(x)

Пример 2

Вычислить предел

lim⁡x→0tg⁡3xx. \lim\limits_{x\to 0}\frac{\operatorname{tg}3x}{x}.

Согласно определению тангенса, тому, что lim⁡x→0cos⁡x=cos⁡0=1 \lim\limits_{x\to 0}\cos{x}=\cos 0=1 , Примеру 1
и свойствам 5 и 8, получим

lim⁡x→0tg⁡3xx=lim⁡x→03sin⁡3x3xcos⁡3x=3lim⁡x→0sin⁡3x3xlim⁡x→0cos⁡3x=3. \lim\limits_{x\to 0}\frac{\operatorname{tg}3x}{x}= \lim\limits_{x\to 0}3\frac{\frac{\sin 3x}{3x}}{\cos 3x}=3\frac{\lim\limits_{x\to 0}\frac{\sin 3x}{3x}}{\lim\limits_{x\to 0}\cos{3x}}=3.

Возникли трудности с работой по этой теме? У нас вы можете заказать научную статью по математике по низкой цене!

Тест на тему “Предел функции в точке. Свойства пределов”

Комментарии
2

Хотелось бы добавить в статью еще и определение предела по Гейне

Отвратительно написанный текст. С методической точки зрения - совершенно бездарный. А тест - это вообще позор.

Предыдущая статья

Сравнение функций

Следующая статья

Непрерывность функций
Не можешь разобраться в этой теме?
Обратись за помощью к экспертам
Гарантированные бесплатные доработки в течение 1 года
Быстрое выполнение от 2 часов
Проверка работы на плагиат
Прямой эфир